Um cilindro com pistão móvel contém 4,00 litros de um gás a
e 5,00 bar. O pistão move-se lentamente para comprimir o gás até 8,0 bar.
suponha agora que o processo é realizado de forma isotérmica e que o trabalho de compressão feito sobre o gás é igual a 7,65 L.bar. Se o gás é ideal, de forma que Û é função apenas de T, quanto calor (em joules) é trocado com as vizinhanças? [Resp.: -765 J]
suponha agora que o processo é realizado de forma isotérmica e que o trabalho de compressão feito sobre o gás é igual a 7,65 L.bar. Se o gás é ideal, de forma que Û é função apenas de T, quanto calor (em joules) é trocado com as vizinhanças? [Resp.: -765 J]
Passo 1
O problema diz que temos um cilindro com pistão móvel, contendo 4,00 L de um gás a 30 °C e 5,00 bar. A gente comprime lentamente esse gás até 8,0 bar, de forma isotérmica.
Matéria: Termodinâmica de gases ideais.
O que vamos precisar:
Matéria: Termodinâmica de gases ideais.
O que vamos precisar:
- Que, para um gás ideal, a energia interna
depende só da temperatura . - A primeira lei da termodinâmica:
. - A convenção de sinais (trabalho positivo quando feito sobre o gás).
- Conversão de unidades:
.
Passo 2
Teoria do processo isotérmico e gás ideal:
- “Isotérmico” significa temperatura constante (
). - Para um gás ideal,
depende só de . Logo, se , então
Isso é crucial, porque simplifica a primeira lei.
Passo 3
Aplicando a primeira lei da termodinâmica:
Aqui a convenção usada é:
-
quando calor entra no gás, -
quando trabalho é feito sobre o gás.
Já sabemos que(por ser isotérmico) e o enunciado deu o trabalho de compressão sobre o gás:
Substituindo:
O sinal negativo indica que o gás libera calor para a vizinhança.
Passo 4
Agora convertemos L·bar em joules. Sabendo que
temos
Resposta
O gás troca
de calor com as vizinhanças.